萃取設(shè)備的種類是很多的,由于各種萃取設(shè)備具有不同的特性,而且萃取過程及萃取物系中各種因素的影響也是錯綜復(fù)雜的。因此,對于某一新的液—液萃取過程,選擇適當(dāng)?shù)妮腿≡O(shè)備是十分重要的。選擇的原則主要是:滿足生產(chǎn)的工藝要求和條件;確保安全生產(chǎn);經(jīng)濟上合理。然而,目前為止,人們對各種萃取設(shè)備的性能研究得還很不充分,在選擇時往往要憑經(jīng)驗。
在液—液萃取中,系統(tǒng)的物理性質(zhì)對設(shè)備的選擇比較重要。在無外能輸入的萃取設(shè)備中,液滴的大小及其運動情況與界面張力和兩相密度差Δρ的比值(σ/Δρ)有關(guān)。若,σ/Δρ,液滴較大,兩相接觸界面減少,降低了傳質(zhì)系數(shù)。因此,無外能輸入的設(shè)備僅宜用于σ/Δρ較小,即界面張力小、密度差較大的系統(tǒng)。當(dāng)σ/Δρ較大時,應(yīng)選用有外能輸入的設(shè)備,使液滴尺寸變小,提高傳質(zhì)系數(shù)。對密度差較大的系統(tǒng),離心萃取器比較適用。
對于腐蝕性強的物系,宜選取結(jié)構(gòu)簡單的填料塔,或采用由耐腐蝕金屬或非金屬材料如塑料、玻璃鋼內(nèi)襯或內(nèi)涂的萃取設(shè)備。對于放射性系統(tǒng),應(yīng)用較廣的是脈沖塔。如果物系有固體懸浮物存在,為避免設(shè)備堵塞,一般可選用置備轉(zhuǎn)盤塔或混合澄清器。
對某一液—液萃取過程,當(dāng)所需的理論級數(shù)為2—3級時,各種萃取設(shè)備均可選用;當(dāng)所需的理論級數(shù)為4—5級時,一般可選擇轉(zhuǎn)盤塔、往復(fù)振動篩板塔和脈沖塔;當(dāng)需要的理論級數(shù)更多時,一般只能采用混合澄清器。
根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)和要求,如果所需設(shè)備的處理量較小時,可用填料塔、脈沖塔;處理量較大時,可選用篩板塔、轉(zhuǎn)盤塔以及混合澄清器。
物系的穩(wěn)定性與停留時間,在選擇設(shè)備時也要考慮,例如在抗菌素生產(chǎn)中,由于穩(wěn)定性的要求,物料在萃取器中要求的停留時間短,這時離心萃取器是合適的。若萃取物系中伴有慢的化學(xué)反應(yīng),要求有足夠的停留時間,選用混合澄清器較為有利。
對萃取塔能否實現(xiàn)正常操作,將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、原料的利用率和經(jīng)濟效益。盡管一個工藝過程及設(shè)備設(shè)計得很完善,但由于操作不當(dāng),還是得不到合格產(chǎn)品。因此,萃取塔的正確操作是生產(chǎn)中的重要一環(huán)。
在萃取塔啟動時,先將連續(xù)相注滿塔中,若連續(xù)相為重相(即相對密度較大的一相),液面應(yīng)在重相人口高度處為宜,關(guān)閉重相進口閥,然后開啟分散相,使分散相不斷在塔頂分層段凝聚。隨著分散相不斷進入塔內(nèi),在重相的液面上形成兩液相界面并不斷升高。當(dāng)兩相界面升高到重相人口與輕相出口處之間時,再開啟分散相出口閥和重相的進出口閥,調(diào)節(jié)流量或重相升降管的高度使兩相界面維持在原高度。
當(dāng)重相作為分散相時,則分散相不斷在塔底的分層段凝聚,兩相界面應(yīng)維持在塔底分層段的某一位置上,一般在輕相入口處附近。